基于分簇的Ad Hoc网络媒体接入控制协议C-USAP

在未来大规模无线自组织网络中,不但要保证数据的高效传输,还要保证能够适应网络拓扑结构的快速变化.现有的M-USAP(改进的统一时隙分配协议)能够在一帧内完成全网控制信息的交互,每个节点拥有全网路由信息,在小规模网络中能够快速适应网络拓扑结构的变化.但是随着网络规模的增大,存在路由开销大、收敛慢、端到端时延大、节点吞吐量小、时隙复用率低和网络反应迟钝等问题.针对上述问题,提出一种适用于大规模无线自组织网络的媒体接入控制协议CUSAP(分簇式统一时隙分配协议).该协议基于分簇思想,簇内采用动态时分多址协议,簇间采用多频段分割技术,实现高效的簇内和簇间节点交互.仿真结果表明:该协议具有路由收敛快、业务收发平稳、端到端时延小、时隙复用率高和网络灵活等特点.     

电力系统中基于SDH的时间同步系统研究

针对电力系统中的时间同步问题,提出一种基于SDH的时间同步系统设计方案。通过对比目前常用的时间同步系统方案,选择电力系统中最成熟的SDH网络作为时间同步系统的媒介,提出一种时隙校准时间同步算法(TSA),并给出具体的设计方案。该算法中,主从设备在SDH的E1某个时隙bit位发送时间信息,并记录传输延时,从设备利用主设备提供的延时信息得到通道延时差,然后利用延时差校准从设备的时间,实现时间精确同步。通过理论分析,该算法可以达到ns级的时间同步精度。     

一种基于TDD的无线mesh网络随机自学习调度算法

基于时分多址(TDD)的无线mesh网络是实现无线多跳网络和宽带无线接入的一种关键技术.为用户提供一种可以保障稳定通信的有效的分布式算法是影响基于TDD的无线mesh网络性能的关键因素.本文针对TDD的无线mesh网络提出一种随机自学习分布式调度算法,这种算法是一种基于信息学习的随机选择算法.在网络中,任一节点都要根据其邻居节点控制消息中所携带的数据,学习邻居节点的调度信息,从而判断可用时隙.若上次信息传输成功,则节点仍然沿用上次的传输时隙;反之,节点在可用时隙中随机选择一个时隙发送控制消息.仿真结果表明,与IEEE802.16标准中定义的算法相比,提出的随机自学习分布式调度算法能实现更高的吞吐量.     

基于节点-时隙调度的WSN传输性能提升策略

针对无线传感器网络在传输过程中存在的吞吐量不足、时延较大、能耗过高等服务质量(QoS)问题,将动态顶点染色算法进行改进并和差分进化算法结合,提出基于动态节点染色的时隙调度算法.在信息种群的传输过程中,依据节点信息的重要程度为节点划分优先级;通过顶点染色将优先级不同的节点标注,为不同优先级种群预留时隙;通过对节点-时隙的动态调度完成对网络性能的提升和优化.在Matlab平台上进行对比仿真试验,结果表明:和现有的方法相比,此方法能让网络的吞吐量最多提升44.5%,时延最多减少12.5%,能耗最多降低20.8%,有效提升了无线传感网络的传输性能.     

一种无线传感器网络中快速汇聚传输调度算法

针对无线传感器网络周期性数据上报应用中"多对一"数据汇聚传输,研究TDMA调度算法,使得全网数据在最短时间内全部汇聚到sink.首先证明调度所需时隙数的下限为max(2nk-1,N),其中N为网络中节点数量,nk为最大分支中的节点数.然后针对树型网络中每个节点一个周期产生一个数据包的情形提出一种多信道的分布式TDMA调度算法,并将算法扩展到任意网络以及部分节点产生多个数据包的情形.分析表明算法所需时隙数为max(2nk,2×[N/2]),只需4个信道,每个节点最多只需缓存两个数据包.仿真和分析表明本算法在所需时隙数、算法复杂度和能耗方面优于同类算法.     

基于探测信息的车辆自组织网络功率控制算法

提出一种应用于车辆自组织网络的功率控制算法.首先给出系统吞吐量优化的理论分析和仿真分析,指出当网络中车辆节点数为15时,系统吞吐量达到最大.然后设计了基于车辆探测消息的功率控制算法,算法中每个车辆节点周期性地发送探测信息,并根据接收到的其他车辆信息,分析出网络中车辆节点数目以及网络的前后连通状态,继而通过自动调整发射功...     

无线传感器网络时间同步CS-TPSN算法研究与仿真

无线传感器网络TPSN(Timing-Sync Protocol for Sensor Network)算法采用中心节点与子节点的双向通信,并通过交换时间信息和计算偏差值,实现无线传感器网络时间同步,有较高的时钟同步精度。但当系统中传感器密度较大时,节点同步跳数将明显增加,在影响同步精度的同时,增加了节点能量消耗。该研究提出了CS-TPSN算法,通过在节点层间进行拓扑结构改进,减少报文数量,优化层内和层间设计,降低算法开销,实现了基于OPNET的建模和仿真分析。     

基于最大互邻集合的无线传感器网络单向时间同步

时间同步是无线传感器网络的一项关键技术。针对目前时间同步算法能耗较大等问题,通过单向同步技术建立全网同步数学模型,提出一种基于最大互邻集合的同步算法。在层次发现阶段生成同层节点的最大互邻集合,利用有限的消息交互分布式地保留尽量少的广播节点,并加入子节点注册、低层节点监听和时序控制等策略提高算法效率。在NS2软件平台进行了仿真,并与相关文献算法对比,结果表明所提出的算法在达到相同同步精度前提下,可显著降低同步阶段的消息开销,提高成功同步节点比例。     

基于时分频分的无线传感器分簇网络MAC层协议

针对无线传感器网络节点能量有限的特点,提出了一种应用于簇结构的媒质接入控制（MAC）协议．即FT-MAC协议．该协议在簇内使用分时通信,利用粒子群算法优化时隙分配,减小状态转换的能量消耗,为了消除网络通信中的簇间干扰,FT-MAC使用启发式搜索算法为相邻簇分配不同的频率,在仅需保持簇内时间同步的条件下,FT-MAC通过网关节点的特殊工作模式实现了簇间通信,避免了全网时间同步所造成的大量能耗．仿真结果表明,与其他媒质接入控制协议相比,FT-MAC具有能耗小、网络数据包延迟时间短的优点．能满足大规模无线传感器网络应用的需要．     

一种基于负载平衡的无线传感器网络收集树算法

主要研究了大规模无线传感器网络的多跳树状路由协议,提出了一个基于heuristic算法建立近于全域平衡的资料收集树算法(Balance Convergecast Tree,BCT)该算法能降低资料堆积程度,减少资料收集时间并延长网络断裂的发生时间,同时在该算法中增加一个节点同步传输程度的频道分配机制,使得树上的节点以最少的通信时隙与有限的码字来组合配置通信频道作为资料传递时使用,提高同步传输程度,减少资料停留在节点中的时间,使整个网络中资料收集速度更快速.仿真结果显示该算法能更快速的收集网络上的资料并延长网络运行时间,同时证明了负载平衡的树能大大提高树状结构收集资料的运行效率.     

一种基于移动Agent的移动Ad Hoc网络入侵检测系统

移动Ad Hoc网络比传统的有线和无线网络面临着更多的安全问题,入侵检测技术可作为第2道安全防线来弥补入侵预防技术的不足;由于移动Ad Hoc网络所具有的特殊性,使得已有的入侵检测系统不适合被运用到移动Ad Hoc网络中。文章设计了一个新的适合移动Ad Hoc网络的基于移动Agent的分布式入侵检测系统,该系统充分考虑了移动Ad Hoc网络资源受限的特点,对整个网络进行了簇的划分并且提出了一个划分簇的算法,进而对不同的Agent进行了合理分配。     

离散萤火虫算法在车载网的应用

车载自组织网(Vehicular ad hoc network,VANET)是移动自组织网络之一,具有节点变动迅速、拓扑结构灵活、通信能力要求较高的特点。为提高车载自组织网络的可靠性,实现数据的安全共享和快速交互,将离散萤火虫(DFA)算法应用求解车载网络中具有服务质量约束的多播路由问题。根据VANET的路由特点,将该问题转化为延迟成本最小化约束优化问题,并将车载网络路径时延转化为萤火虫的荧光素值,然后将该算法用4个实例进行测试,并与Dijkstra最短路径算法、粒子群优化算法进行比较。研究结果表明:离散萤火虫算法性能更佳,可有效解决VANET中Steiner minimum tree(SMT)问题,成功取得最优路径。该算法在一定程度上稳定了网络拓扑结构,能够实时更新节点信息。     

移动Ad Hoc网络拓扑控制研究

概述了Ad Hoc网络拓扑控制的研究现状和一些典型的拓扑控制方法，并提出了一种适用于移动Ad Hoc网络的分布式拓扑控制算法，它通过寻找网络的不同划分(panitions)之间最近的结点对，以最小的能量维护连接的拓扑．该算法与某种路由协议(如优化的链路状态协议)相结合，从而该拓扑控制机制几乎没有额外的控制开销．通过对网络拓扑的控制，可显著增加多步(multihop)移动无线网络的性能和网络寿命。     

基于品质度量的移动自组织网络安全分簇算法

为解决移动自组织网络中分簇存在的恶意簇首和簇首不稳定问题,通过在簇首选择中引入节点品质度量模型和分布式TA选择机制,提出了一种移动自组织网络安全分簇算法。该算法能生成适应不同通信模式、通信距离和移动速度的稳定簇结构,保持可信权威机构TA成员的相对稳定性。仿真分析表明：SCAQM能抵御外部恶意节点的入侵和内部合谋节点的威胁。相比其他分簇算法,SCAQM能有效抑制节点的恶意行为,以较小的算法控制开销生成更稳定的分簇结构。     

基于移动预测的高动态飞行器路由算法

临近空间自组网中一类特殊的飞行器--高动态飞行器,由于具有很高的移动速度,造成网络拓扑变化频繁,传统自组网路由算法难以满足要求.在研究临近空间自组网节点运行特点的基础上,提出了一种基于移动预测的高动态飞行器路由算法,采用按需路由策略,在高动态飞行器的飞行轨迹上设置"路标",通过"路标"指示的路由进行数据传输.利用网络仿真软件NS2进行仿真实验,结果表明,该路由算法具有良好的网络性能,适合应用于高动态飞行器.     

Ad Hoc网络中一种基于权值的分簇算法

Ad Hoc网络是一种多跳的自组织网络,网络是由移动的节点组成。Ad Hoc网络的许多应用都依赖层次结构的支持,簇结构是Ad Hoc网络中应用最为广泛的层次结构,而这种层次结构的形成和维护依赖于某种分簇算法。提出了一种新的基于权值的分簇算法(NWBCA),该算法考虑了移动节点的最佳连接度和电池能量两个因素,通过对算法进行分析和仿真测试,证明了该算法的有效性。     

Topology Adaptation for Robust Ad Hoc Cyberphysical Networks under Puncture-Style Attacks

Many cyber physical networks will involve ad hoc deployments utilizing peer-to-peer communications.Examples include transportation systems where a group of moving cars communicate in order to avoid collisions,teams of robotic agents that work together in support of disaster recovery, and sensor networks deployed for health-care monitoring, monitoring the operation of a factory plant or to coordinate and actuate mechanisms for energy conservation in a building. These networks may face a variety of threats that puncture their connectivity and, should their performance degrade, the result could be catastrophic. Consider, for example, a vehicular ad hoc network where communication assists collision avoidance. In such a case, degradation could lead to vehicle accidents. Therefore, in order to overcome network performance degradations and the puncture of a network(such as blackhole or jamming) which is under attack, we propose an algorithm called the Fiedler Value Power Adjustment Topology Adaption(FVPATA). FVPATA aims to dynamically adapt an ad hoc network's topology, even if the attacker varies its location and in the case of an interference-style attack by increasing the interference power. The algorithm utilizes the formulation from the graph theory which works with the Fiedler value to guide each node in wireless ad hoc network utilizing power adjustments to enhance the network's overall robustness. The advantage of the proposed mechanism is that it is a light-weight approach which is totally distributed, based on topology updates inherent in the Optimized Link State Routing(OLSR) protocol and, hence, it is unnecessary to introduce additional messages. Additionally, an algorithm was developed to resolve problems involving asymmetric links that arise in ad hoc networks by eliminating unnecessary energy consumption of Fiedler nodes. Simulation results using NS3 show that the proposed mechanism successfully decreases the average amount of hops used by 50% and the delay of flows when nodes are migrating at a modest rate below 60 m/min.     

Ad hoc网络安全模型的研究

Adhoc网络作为一种无线移动网络正成为网络研究的一个热点。而且由于它的若干特点，使得Adhoc网络在军事领域受到广泛的重视，并正在逐步应用于商业领域。但安全问题却是Adhoc网络的一个弱点。根据RSA密码体制和门限数字签名方案，提出了一种门限RSA数字签名方案，并在此基础上提出了一种基于信任分散的Adhoc网络安全模型。该安全模型对建立一个安全的Adhoc网络有着一定的意义。     

基于车载自组织网络的数据和能量协同路由算法

针对车载自组织网络中路边单元具有较高碳足迹和部署成本的问题, 提出一种车载自组织网络中数据与能量协同的路由算法, 通过路边单元间的能量合作及路边单元与下行车辆能量传输的方法, 实现网络生命周期最大化. 其中路边单元节点可从自然界和车辆中收集能量, 并通过能量协作将路边单元节点获得的部分能量传输给邻居路边单元节点. 通过分析数据速率、 传输功率和能量传输, 解决了能量和数据路由中最大网络生命周期的问题, 确定了能量和数据路由联合优化策略的必要条件, 并基于分布式Lagrange-Newton迭 代算法更新数据流、 能量流和功率控制, 使算法能更快地收敛到最优操作点. 实验结果表明, 在车载自组织网络中的能量合作框架可有效改善网络生命周期.     

基于车载自组织网络的数据和能量协同路由算法

针对车载自组织网络中路边单元具有较高碳足迹和部署成本的问题, 提出一种车载自组织网络中数据与能量协同的路由算法, 通过路边单元间的能量合作及路边单元与下行车辆能量传输的方法, 实现网络生命周期最大化. 其中路边单元节点可从自然界和车辆中收集能量, 并通过能量协作将路边单元节点获得的部分能量传输给邻居路边单元节点. 通过分析数据速率、 传输功率和能量传输, 解决了能量和数据路由中最大网络生命周期的问题, 确定了能量和数据路由联合优化策略的必要条件, 并基于分布式Lagrange-Newton迭 代算法更新数据流、 能量流和功率控制, 使算法能更快地收敛到最优操作点. 实验结果表明, 在车载自组织网络中的能量合作框架可有效改善网络生命周期.